Aparatos de protección y maniobras

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ENTREGA 1
Aparatos de protección
y maniobras
En esta primera parte de una serie de artículos del ingeniero Chacón en el que se abordarán cuestiones básicas en lo que hace a diferentes equipos de Instrumentación y Control, los introducimos en la temática y
avanzamos con información sobre fusibles.
Elaborado Por: Ing. Hugo Miguel Chacón
Definiciones
Se utilizan a elementos que componen
circuitos en los cuales la tensión nominal no excede los 1000 Vca ó 1200
Vcc. Se denomina “dispositivo de maniobra”, al que está diseñado para abrir
o cerrar uno o más circuitos eléctricos.
nadores, seccionadores bajo carga,
interruptores y fusibles.
Corto Circuito
• Es una falla indeseable entre dos o
más elementos activos que se encuentran a un diferente potencial
Los dispositivos que estudiaremos en
esta parte del modulo son los de “maniobra mecánicas”, que responden a la
definición anterior, pero realizan el cierre o la interrupción por medio de contactos separables y sin destrucción de
sus elementos conductores.
• Trae como consecuencia una corriente muy alta llamada “Corriente de
Cortocircuito”
En este tema se diferencia de la actuación de un fusible y al mismo tiempo se
hace referencia a la separación de contactos, diferencia fundamentales respectos de los dispositivos electrónicos.
• La disipación por efecto Joule y los
efectos dinámicos son función del cuadrado de la corriente.
Definiremos como “mecanismo de mando”, (en idioma ingles “control-gear”) a
la combinación de elementos de maniobra y su circuito de control asociado, de medición, protección y regulación, también sus interconexiones accesorios, estructuras portantes diseñadas
para controlar un equipamiento de potencia eléctrico (cualquiera sea su tipo).
Escapan a esta definición los seccio38 |
• Los efectos y consecuencias térmicas o dinámicas son fatales para las
instalaciones o equipos
• Las Icc. Son independientes del
equipo que esté cargando al sistema
y dependen:
- De las características generadoras
de las fuentes de generación
- De las reactancias que entre en juego con las mismas.
Fuentes Generadoras de Corrientes
de Cortocircuito
• Generadores:
- El motor primario, sigue suministran-
do energía.
• Motores y Generadores Sincrónicos:
- Energía magnética almacenada.
• Motores de Inducción:
- Extinción lenta del flujo inducido en
el rotor
• Para el cálculo de Icc. Se debe tener en cuenta:
- La impedancia de cada uno de los
elementos recorridos por Icc.
- Instante más desfavorable para producirse la perturbación.
- Valor de la reactancias dentro del período transitorio
Sobrecarga
• Es un estado anormal de una línea o
equipo debido a un exceso de potencia.
• Las causas son muy variadas como:
- Máquinas que se traban
- Cojinetes defectuosos
- Pérdidas eléctricas importantes.
- Aumento de la carga, por arriba de los
valores previstos en el cálculo.
• Estas corrientes se caracterizan por
ser del orden de unas diez veces la
corriente nominal
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Curvas Características de las Protecciones T = f (In)
ción. Los fusibles deben ir colocados
sobre un material aislante incombustible y estarán construidos de forma que
no puedan proyectar metal al fundirse.
Todo fusible debe llevar marcada la intensidad y mansión nominal de trabajo
para lo que ha sido construido.
Tipos de fusibles.
Existen dos tipos de curvas que definen
a un tipo u otro de protección y que son:
•Función de tiempo inverso (se utiliza
para la protección térmica)
• Función de tiempo independiente (se
utiliza para la protección magnética)
Fusibles
Es el dispositivo destinado a proteger
un circuito contra la circulación de una
corriente de intensidad excesiva, mediante la apertura del circuito por la fusión, producida por dicha corriente, en
un elemento fusible.
Son conductores de pequeña longitud.,
su resistencia eléctrica es un poco mayor que la del resto de los conductores del circuito eléctrico y el punto de
fusión es menor que el de los conductores del resto del circuito
Se utilizan para limitar el paso de la corriente eléctrica:
• Elevan la temperatura cuando la corriente alcanza valores peligrosos.
• Se funden y con ello interrumpen la
corriente de circulación.
Todas las instalaciones deberán estar
protegidas por fusibles (cortacircuitos),
o por interruptores termomagnéticos automáticos que aseguren la interrupción
de corriente para una intensidad anormal, sin dar lugar a la formación de arcos ni antes ni después de la interrup40 |
En la figura se muestra un fusible de los
llamados NH donde se indica la corriente y tensión para la que fue diseñado.
Los fusibles se construyen de diversas formas y tamaños diferentes, para distintas tensiones y cargas de corriente, pero todos ellos funcionan basándose en el mismo principio general, esto es abriendo el circuito por la
fusión de un trozo de metal calibrado
que se calienta hasta el punto de fusión cuando circula a través de él, una
corriente excesiva.
La elevación de temperatura necesaria para que se funda un fusible, depende de la importancia del exceso y
de la facilidad con que el fusible disipe el calor desarrollado en él.
Los fusibles deben cumplir las siguientes condiciones
Quizá el dispositivo más simple de protección del motor contra sobre intensidades es el fusible. Los fusibles están divididos en dos grandes grupos:
• fusibles de baja tensión (600 V o menos)
• fusibles de alta tensión (mas de 600 V).
El tipo de cartucho o contacto de casquillo es útil para las tensiones nominales entre 250 y 600 V en los de tipo
fijo y recambiable. El tipo fijo contiene polvo aislante (talco o un adecuado aislante orgánico) redondeando el
elemento fusible. En caso de cortocircuito, el polvo tiene como misión:
• Enfriar el metal vaporizado
• Absorber el vapor metálico condensa
• Extinguir el arco que pueda mantenerse en el vapor metálico conductor. La
presencia de este polvo es la que confiere al fusible su alto poder de ruptura
en el caso de cortocircuitos bruscos.
El tipo tapón fusible, el cual funciona
a la tensión nominal de 125 V, estando disponible en le comercio para bajas corrientes nominales de hasta 30 A.
Estos fusibles poseen una base roscada y están proyectados para ser utilizados en arrancadores reducidos o en
cajas de interruptores de seguridad a
125 V, en motores de pequeña corriente. Por regla general, los fusibles protegen contra los cortocircuitos más bien
que contra las sobrecargas.
Se han efectuado ensayos para mejorar
las características del fusible en las aplicaciones a los motores de forma que,
con valores nominales inferiores, permitan protecciones contra sobrecargas y
de cortocircuitos. Un tipo de fusible llamado fusible temporizado, que existe
en los tipos de cuchillas, cartucho y ta-
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pón, proporciona un gran retardo en el
caso de sobrecargas momentáneas o
sostenidas antes de desconectar el circuito. Estos fusibles contienen dos elementos en serie (o paralelo):
- Un elemento fusible estándar para la
protección de cortocircuitos (25 a 50
veces la corriente normal)
- Una disposición contra sobrecarga, o
interruptor térmico de hasta cinco veces
la corriente nominal que proporciona
una característica de retardo de tiempo
inverso. La cualidad de tiempo inverso significa que, por ejemplo el circuito será conectado por este ultimo elemento en unos 3 minutos(a 5 veces la
corriente nominal), hasta aproximadamente 10 segundos (a unas 20 veces
la corriente nominal), ya que el efecto
térmico varia con el cuadrado de corriente. Por tanto un fusible de valor nominal relativamente pequeño puede ser
empleado para procurar la protección
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contra sobrecargas y sin llegar a desconectar el circuito durante los periodos de elevación transitoria de la corriente en el arranque o en el frenado.
En el caso de cortocircuito, el elemento fusible estándar de acción instantánea interrumpe inmediatamente el circuito para evitar desperfectos.
Otro tipo aparte de fusible que ha sido
fabricado, intenta mejorar la capacidad
de limitación de corriente de estos dispositivos antes de que la corriente de
cortocircuito alcance su máximo o un
valor de régimen permanente.
Los fusibles de cartucho comunes poseen cierta capacidad de limitación de
la corriente ya que interrumpen el circuito casi instantáneamente antes de
que el cortocircuito tenga la oportunidad de existir y fundir o unir los contactos de los disyuntores o relés de
máxima. El fusible de potencia limitador de la corriente contiene elementos
fusibles de aleación de plata rodeados
por cuarzo en polvo.
Por encima de 600V se emplean fusibles especiales de alta tensión que incluyen varios órganos para extinguir el
arco que se podría mantener, particularmente a alta tensión, cuando el elemento fusible se vaporiza a causa de
la corriente excesiva.
Los tipos de fusibles de alta tensión
más comunes son:
• El fusible de desionización con ácido bórico liquido
• El fusible de expulsión
• El fusible de material sólido.
Continuará...